包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的显示装置的制作方法
本发明涉及包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的显示元件和装置。
背景技术：
可能在户外使用的移动装置、atm和其他机器上的显示屏通常具有在阳光可读性、uv降解、耐用性、工作温度范围和寿命方面的问题。阳光可读性可以以许多方式来改进。一种解决方案是通过添加更多的冷阴极荧光灯(ccfl)背光灯管主动提高背光强度。不幸的是，由于电池消耗，较大的装置尺寸，发热和重量方面的考虑，该途径在大多数移动装置应用中具有缺点。第二种途径是通过将亮度增强膜添加至显示屏的光学叠堆而被动地提高背光强度。在避免主动途径的大多数缺点的同时，该解决方案仅将亮度增加至约两倍，这不足以解决阳光可读性问题。第三种解决方案是使反射光最小化，如通过使用减反射涂层和膜以及圆偏振器。这些解决方案的每一个可以彼此组合以优化期望的效果。
大多数移动装置如今使用圆偏振器。圆偏振器是常规的线偏振元件和四分之一波长延迟器的组件。延迟器的轴相对于线偏振器的轴以45度取向。当入射光通过组件时，被转变成圆偏振光。传统上圆偏振器已由于它们的减反射性质而被使用。在这样的应用中，当光通过延迟器从镜面反射回来时，偏振面相对于原始方向旋转90度，因此线偏振器阻挡返回的反射光。然而，为了达到阳光可读性，圆偏振器必须吸收大量透射的辐射，典型地约60％的透射的辐射被吸收。虽然这样高水平的吸光度对于阳光可读性而言是必需的，但是在室内并不需要大量的吸光度。然而，圆偏振器的吸光度的量是固定的，并且因此必须从发光源发出高水平的亮度以使手机的显示器可见并且克服圆偏振器的吸光度。这导致电池能量的相当大的浪费。
将会期望提供显示器，所述显示器在明亮和黑暗的条件下提供良好的可读性并且改进显示装置的电池寿命。
技术实现要素：
本文中公开了包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的显示元件，该显示元件具有第一吸收状态和第二吸收状态并且是可操作的，以响应于光化辐射而从第一吸收状态转换至第二吸收状态和响应于光化辐射和/或热能量而转变回第一吸收状态，其中第一吸收状态具有50％至80％的透射率百分比，和第二吸收状态具有10％至50％的透射率百分比。
本文中还公开了显示装置，其包括包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的显示元件，该显示元件具有第一吸收状态和第二吸收状态并且是可操作的，以响应于光化辐射而从第一吸收状态转换至第二吸收状态和响应于光化辐射和/或热能量而转变回第一吸收状态，其中第一吸收状态具有50％至80％的透射率百分比，和第二吸收状态具有10％至50％的透射率百分比。
附图说明
图1是根据实施例1的显示元件的层堆叠构造。将玻璃板用光配向层和液晶涂料制剂(lccf-1)涂布。
图2是根据实施例2的显示元件的层堆叠构造。将玻璃板用光配向层、液晶涂料制剂(lccf-2)、第二光配向层和第二液晶涂料制剂(lccf-1)涂布。
图3是根据实施例3的显示元件的层堆叠构造。将玻璃板用光配向层和液晶涂料制剂(lccf-3)涂布。
具体实施方式
如上文所述，本发明涉及包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的显示元件，该显示元件具有第一吸收状态和第二吸收状态并且是可操作的，以响应于光化辐射而从第一吸收状态转换至第二吸收状态和响应于光化辐射和/或热能量而转变回第一吸收状态，其中第一吸收状态具有50％至80％的透射率百分比，和第二吸收状态具有10％至50％的透射率百分比。
根据本发明，显示元件包含光致变色-二向色性化合物。光致变色-二向色性化合物具有第一吸收状态和第二吸收状态，其中光致变色-二向色性材料响应于光化辐射而从第一状态转换至第二状态，响应于光化和/或热能量而转变回第一状态，并且可以展现第一状态和第二状态二者的线偏振。如本文中所使用，术语“光致变色-二向色性”意指在某些条件下显示出光致变色和二向色性(即，线偏振)性质这二者，所述性质至少是通过仪器可检测的。因此，“光致变色-二向色性化合物”为在某些条件下显示出光致变色和二向色性(即，线偏振)性质这二者的化合物，所述性质至少是通过仪器可检测的。如本文中所使用，术语“线偏振”意指将光波的电矢量的振动限制至一个方向。因此，光致变色-二向色性化合物具有响应于至少光化辐射而变化的至少可见辐射的吸收光谱，并且能够吸收至少透射的辐射的两个正交平面偏振分量之一强于另一个。因此，显示元件可以具有响应于至少光化辐射而变化的至少可见辐射的吸收光谱，并且可以能够吸收至少透射的辐射的两个正交平面偏振分量之一强于另一个。
显示元件的光致变色-二向色性化合物可以在第一状态下为非偏振的(即，光致变色-二向色性化合物不会将光波的电矢量的振动限制至一个方向)并且在第二状态下线偏振透射的辐射。如本文中所使用，术语“透射的辐射”是指穿过物体的至少一部分的辐射。尽管在本文中不受限制，但是透射的辐射可以为紫外辐射、可见辐射或其组合。因此，光致变色-二向色性材料可以在第一状态下是非偏振的并且在第二状态下线偏振透射的紫外辐射、透射的可见辐射或其组合。
另外，本文中公开的光致变色-二向色性化合物可以是热可逆的。即，光致变色-二向色性化合物可以响应于光化辐射而从第一状态转换至第二状态并且响应于热能量而转变回第一状态。
适合于用于本文中所公开的显示元件中的光致变色-二向色性化合物的非限制性实例包括下文列出的化合物和美国专利号7,256,921在第19栏第26行至第22栏第47行中所描述的化合物，包括：
(1)3-苯基-3-(4-(4-(3-哌啶-4-基-丙基)哌啶子基(piperidino))苯基)-13,13-二甲基-茚并[2′,3′:3,4]-萘并[1,2-b]吡喃；
(2)3-苯基-3-(4-(4-(3-(1-(2-羟乙基)哌啶-4-基)丙基)哌啶子基)苯基)-13,13-二甲基-茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃；
(3)3-苯基-3-(4-(4-(4-丁基-苯基氨基甲酰基)-哌啶-1-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-苯基-哌嗪-1-基)茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃；
(4)3-苯基-3-(4-([1,4′]双哌啶基-1′-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-([1,4′]双哌啶基-1′-基)茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃；
(5)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃；和
(6)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4′-辛氧基-联苯基-4-羰氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′,3′:3,4]萘并[1,2-b]吡喃。
更一般地，光致变色-二向色性化合物可以包含(a)选自吡喃类、噁嗪类和俘精酸酐类的至少一个光致变色基团(pc)；和(b)连接至光致变色基团的至少一个延长剂，其中延长剂(l)由下式i表示(其在下文详细描述)：
—[s1]c-[q1-[s2]d]d′-[q2-[s3]e]e′-[q3-[s4]f]f′—s5—p式i
如本文中所使用，术语“连接”意指直接键合至或通过另一基团间接键合至。因此，例如，l可以作为pc上的取代基直接键合至pc，或l可以为在直接键合至pc的另一基团(如下文讨论的由r1表示的基团)上的取代基(即，l间接地键合至pc)。尽管在本文中不受限制，但是l可以连接至pc，从而以活化的状态扩展或延长pc，使得经扩展的pc(即，光致变色化合物)的吸收率与单独的pc相比得以增强。尽管在本文中不受限制，但是可以选择l在pc上的连接位置，使得l在平行和垂直于pc的活化形式的理论瞬态偶极矩的方向的至少一个上延长pc。如本文中所使用，术语“理论瞬态偶极矩”是指由于电磁辐射与分子的相互作用产生的瞬态偶极偏振。例如参见iupaccompendiumofchemicaltechnology,2nded.,internationalunionofpureandappliedchemistry(1997)。
关于上述式i，q1、q2和q3的每一个可以在每次出现时独立地选自：选自未取代的或被取代的芳族基团、未取代的或被取代的脂环族基团、未取代的或被取代的杂环基团及其混合物的二价基团，其中取代基选自：由p表示的基团(如下文所说明)，液晶介晶，卤素，聚(c1-c18烷氧基)，c1-c18烷氧羰基，c1-c18烷基羰基，c1-c18烷氧基羰氧基，芳氧基羰氧基，全氟(c1-c18)烷氧基，全氟(c1-c18)烷氧羰基，全氟(c1-c18)烷基羰基，全氟(c1-c18)烷基氨基，二-(全氟(c1-c18)烷基)氨基，全氟(c1-c18)烷硫基，c1-c18烷硫基，c1-c18乙酰基，c3-c10环烷基，c3-c10环烷氧基，被氰基、卤代或c1-c18烷氧基单取代或被卤代多取代的直链或支链的c1-c18烷基基团，和由下式之一表示的基团：-m(t)(t-1)和-m(ot)(t-1)，其中m选自铝、锑、钽、钛、锆和硅，t选自有机官能的基团、有机官能的烃基团、脂族烃基团和芳族烃基团，和t为m的化合态。如本文中所使用，前缀“多/聚”意指至少两个。
如上文所讨论，q1、q2和q3可以在每次出现时独立地选自二价基团，如未取代的或被取代的芳族基团、未取代的或被取代的杂环基团和未取代的或被取代的脂环族基团。有用的芳族基团的实例包括：苯并、萘并、菲并、联苯基、四氢萘并、三联苯基和蒽并。
如本文中所使用，术语“杂环基团”意指具有原子的环的化合物，其中至少一个形成环的原子不同于形成环的其它原子。另外，如本文中所使用，术语杂环基团特别排除稠合的杂环基团。q1、q2和q3可以选自其中的合适的杂环基团的实例包括：异山梨醇、二苯并呋喃并、二苯并噻吩并、苯并呋喃并、苯并噻吩并、噻吩并、呋喃并、二噁英并、咔唑并、邻氨基苯甲酰基(anthranilyl)、氮杂
如上文所讨论，q1、q2和q3可以选自单取代的或二取代的c4-c18螺双环胺和c4-c18螺三环胺。合适的取代基的实例包括芳基、c1-c6烷基、c1-c6烷氧基或苯基(c1-c6)烷基。单取代的或二取代的螺双环胺的具体实例包括：2-氮杂双环[2.2.1]庚-2-基；3-氮杂双环[3.2.1]辛-3-基；2-氮杂双环[2.2.2]辛-2-基；和6-氮杂双环[3.2.2]壬-6-基。单取代的或二取代的三环胺的具体实例包括：2-氮杂三环[3.3.1.1(3,7)]癸-2-基；4-苄基-2-氮杂三环[3.3.1.1(3,7)]癸-2-基；4-甲氧基-6-甲基-2-氮杂三环[3.3.1.1(3,7)]癸-2-基；4-氮杂三环[4.3.1.1(3,8)]十一烷-4-基；和7-甲基-4-氮杂三环[4.3.1.1(3,8)]十一烷-4-基。q1、q2和q3可以选自其中的脂环族基团的实例包括，但不限于，环己基、环丙基、降冰片烯基、十氢萘基、金刚烷基、双环辛烷、全氢芴和立方烷基。
继续参考式i，每个s1、s2、s3、s4和s5可以在每次出现时独立地选自来自下述的间隔基单元：
(1)—(ch2)g—、—(cf2)h—、—si(ch2)g—、—(si[(ch3)2]o)h—，其中g在每次出现时独立地选自1至20；h选自1至16；
(2)—n(z)-、—c(z)＝c(z)-、—c(z)═n—、—c(z′)-c(z′)-或单键，其中z在每次出现时独立地选自氢、c1-c18烷基、c3-c10环烷基和芳基，和z′在每次出现时独立地选自c1-c18烷基、c3-c10环烷基和芳基；和
(3)—o—、—c(o)—、—c≡c—、—n═n—、—s—、—s(o)—、—s(o)(o)—、—(o)s(o)o—、—o(o)s(o)o—或直链的或支链的c1-c24亚烷基残基，所述c1-c24亚烷基残基为未取代的、被氰基或卤代单取代的或被卤代多取代的；条件是当两个包含杂原子的间隔基单元连接在一起时，连接间隔基单元而使得杂原子不直接彼此相连，和当s1和s5分别连接至pc和p时，将它们连接而使得两个杂原子不直接彼此相连。如本文中所使用，术语“杂原子”意指除了碳或氢之外的原子。
另外，在式i中，c、d、e和f各自可以独立地选自包括端点的1至20范围内的整数；以及d′、e′和f′各自可以独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′之和为至少1。根据本发明，c、d、e和f各自可以独立地选自包括端点的1至20范围内的整数；以及d′、e′和f′各自可以独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′之和为至少2。根据本发明，c、d、e和f各自可以独立地选自包括端点的1至20范围内的整数；以及d′、e′和f′各自可以独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′之和为至少3。根据本发明，c、d、e和f各自可以独立地选自包括端点的1至20范围内的整数；以及d′、e′和f′各自可以独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′之和为至少1。
另外，在式i中，p可以选自：羟基、氨基、c2-c18烯基、c2-c18炔基、叠氮基、甲硅烷基、硅氧烷基、甲硅烷基氢化物、(四氢-2h-吡喃-2-基)氧基、硫代、异氰酸基、硫代异氰酸基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、环氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯酰基氨基、甲基丙烯酰基氨基、氨基羰基、c1-c18烷基氨基羰基、氨基羰基(c1-c18)烷基、c1-c18烷氧基羰氧基、卤代羰基、氢、芳基、羟基(c1-c18)烷基、c1-c18烷基、c1-c18烷氧基、氨基(c1-c18)烷基、c1-c18烷基氨基、二-(c1-c18)烷基氨基、c1-c18烷基(c1-c18)烷氧基、c1-c18烷氧基(c1-c18)烷氧基、硝基、聚(c1-c18)烷基醚、(c1-c18)烷基(c1-c18)烷氧基(c1-c18)烷基、聚亚乙氧基、聚亚丙氧基、乙烯基(ethylenyl)、丙烯酰基、丙烯酰氧基(c1-c18)烷基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基(c1-c18)烷基、2-氯丙烯酰基、2-苯基丙烯酰基、丙烯酰氧基苯基、2-氯丙烯酰基氨基、2-苯基丙烯酰基氨基羰基、氧杂环丁烷基、缩水甘油基、氰基、异氰酸基(c1-c18)烷基、衣康酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、苯乙烯衍生物、主链和侧链液晶聚合物、硅氧烷衍生物、乙烯亚胺衍生物、马来酸衍生物、富马酸衍生物、未取代的肉桂酸衍生物，被甲基、甲氧基、氰基和卤素的至少一个取代的肉桂酸衍生物，或者被取代的或未取代的手性或非手性一价或二价基团，其选自甾类基团、萜类基团、生物碱基团及其混合物，其中取代基独立地选自c1-c18烷基、c1-c18烷氧基、氨基、c3-c10环烷基、c1-c18烷基(c1-c18)烷氧基、氟(c1-c18)烷基、氰基、氰基(c1-c18)烷基、氰基(c1-c18)烷氧基或其混合物，或p为具有2至4个反应性基团的结构或p为未取代的或被取代的开环异位聚合前体。
另外，尽管在本文中不受限制，但是当p为可聚合基团时，该可聚合基团可以为适于参与聚合反应的任意官能团。聚合反应的实例包括描述于hawley'scondensedchemicaldictionarythirteenthedition,1997,johnwiley&sons，第901-902页中的“聚合(polymerization)”的定义中的那些，该公开内容通过引用并入本文。例如，尽管在本文中不受限制，但是聚合反应包括：“加聚”，其中自由基为引发剂，其通过将其加成在单体双键的一侧上同时在另一侧上产生新的自由电子而与单体的双键反应；“缩聚”，其中两个反应性分子组合以在消除小分子如水分子的情况下形成较大分子；和“氧化偶联聚合”。另外，可聚合基团的实例包括羟基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、异氰酸酯、氮杂环丙烷、碳酸烯丙酯和环氧基，例如环氧乙烷基甲基。
此外，p可以选自主链或侧链液晶聚合物和液晶介晶。如本文中所使用，术语液晶“介晶”意指刚性棒状或盘状液晶分子。另外，如本文中所使用，术语“主链液晶聚合物”是指在聚合物的骨架(即主链)结构内具有液晶介晶的聚合物。如本文中所使用，术语“侧链液晶聚合物”是指具有在侧链处连接至聚合物的液晶介晶的聚合物。尽管在本文中不受限制，但是通常介晶由两个或更多个芳环组成，该芳环限制了液晶聚合物的运动。合适的棒状液晶介晶的实例包括而不限于：被取代的或未取代的芳族酯、被取代的或未取代的线型芳族化合物，和被取代的或未取代的三联苯。根据本发明，p可以选自甾类，例如并且不限于，胆甾醇类化合物。
光致变色基团pc可以选自其中的热可逆的光致变色吡喃类的实例包括苯并吡喃、萘并吡喃例如萘并[1,2-b]吡喃、萘并[2,1-b]吡喃、茚并稠合的萘并吡喃，如公开于美国专利号5,645,767中的那些，和杂环稠合的萘并吡喃，如公开于美国专利号5,723,072、5,698,141、6,153,126和6,022,497中的那些，这些专利通过引用在此并入；螺-9-芴并[1,2-b]吡喃；菲并吡喃；喹啉并吡喃；荧蒽并吡喃；螺吡喃例如螺(苯并二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)苯并吡喃、螺(二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)喹啉并吡喃和螺(二氢吲哚)吡喃。萘并吡喃和互补的有机光致变色物质的更具体的实例描述于美国专利号5,658,501中，该专利通过引用在此具体并入。螺(二氢吲哚)吡喃还描述于文本techniquesinchemistry，第iii卷，“photochromism”，第3章，glennh.brown编辑，johnwileyandsons,inc.,newyork,1971，将其通过引用在此并入。
pc可以选自其中的光致变色噁嗪的实例包括苯并噁嗪、萘并噁嗪和螺噁嗪，例如螺(二氢吲哚)萘并噁嗪、螺(二氢吲哚)吡啶并苯并噁嗪、螺(苯并二氢吲哚)吡啶并苯并噁嗪、螺(苯并二氢吲哚)萘并噁嗪、螺(二氢吲哚)苯并噁嗪、螺(二氢吲哚)荧蒽并噁嗪和螺(二氢吲哚)喹啉并噁嗪。pc可以选自其中的光致变色俘精酸酐的实例包括：俘精酰亚胺、3-呋喃基和3-噻吩基俘精酸酐和俘精酰亚胺，它们公开于美国专利号4,931,220(将其通过引用在此并入)中，和任何上述光致变色材料/化合物的混合物。
另外，在光致变色-二向色性化合物包含至少两个pc的情况下，pc可以经由单个pc上的连接基团取代基彼此相连。例如，pc可以为可聚合的光致变色基团或者适于与宿主材料相容的光致变色基团(“相容的光致变色基团”)。pc可以选自其中的可聚合光致变色基团的实例包括公开于美国专利号6,113,814(将其通过引用在此具体并入)中的那些。pc可以选自其中的相容的光致变色基团的实例包括公开于美国专利号6,555,028(将其通过引用在此具体并入)中的那些。
其它合适的光致变色基团和互补的光致变色基团描述于美国专利号6,080,338，第2栏第21行至第14栏第43行；6,136,968，第2栏第43行至第20栏第67行；6,296,785第2栏第47行至第31栏第5行；6,348,604，第3栏第26行至第17栏第15行；6,353,102，第1栏第62行至第11栏第64行；和6,630,597，第2栏第16行至第16栏第23行；前述专利的公开在此通过引用引入。
除了至少一个延长剂(l)以外，光致变色化合物可以另外包含至少一个直接键合至pc的由r1表示的基团。尽管不要求，但如前文所讨论，该至少一个延长剂(l)可以通过至少一个由r1表示的基团间接地键合至pc。即，l可以为键合至pc的在至少一个基团r1上的取代基。根据本发明，r1可以在每次出现时独立地选自公开于美国专利号7,256,921，第26栏第60行至第30栏第64行的取代基。本发明的光致变色-二向色性化合物包括公开于美国专利号7,256,921，第30栏第65行至第66栏第60行中的化合物和制备方法，通过引用将其被引用的部分并入本文。
另外，如下文更详细地讨论，光致变色-二向色性化合物可以为至少部分地配向的。
根据本发明，本发明的光致变色-二向色性化合物可以包含多种光致变色-二向色性化合物。尽管在本文中不受限制，但是当组合使用两种或更多种光致变色-二向色性化合物时，可以选择光致变色-二向色性化合物为彼此互补以产生期望的颜色或色调。例如，可以将光致变色-二向色性化合物的混合物用于获得某些活性颜色，如近中性灰色或近中性褐色。参见例如美国专利号5,645,767，第12栏第66行至第13栏第19行，通过引用将其公开具体引入本文，其描述了界定中性灰色和褐色的参数。另外或替代地，光致变色-二向色性化合物可以包含具有互补线偏振状态的光致变色-二向色性化合物的混合物。例如，可以选择光致变色-二向色性化合物为在期望的波长范围内具有互补的线偏振状态，以产生能够偏振在期望的波长范围内的光的显示元件。还另外地，可以选择在相同波长时具有基本相同偏振状态的互补的光致变色-二向色性化合物的混合物，以增强或加强获得的总线偏振。例如，光致变色-二向色性化合物可以包含至少两种至少部分配向的光致变色-二向色性化合物，其中该光致变色-二向色性化合物具有互补的颜色和/或互补的线偏振状态。
根据本发明，显示元件包含二向色性化合物。如本文中所使用，术语“二向色性”意指能够吸收透射的辐射的两个正交平面偏振分量中的一个强于另一个。不同于光致变色-二向色性化合物，二向色性化合物具有固定的吸收状态和固定程度的线偏振，其并不响应于暴露至光化辐射而变化。根据本发明，二向色性化合物可以包含多种二向色性化合物。此外，如下文详细地讨论，二向色性化合物可以为至少部分地配向的。
二向色性化合物可以包括甲亚胺、靛蓝、硫靛、花青、茚满、喹酞酮染料、苝、酞吡呤、三苯并二噁嗪、吲哚并喹喔啉、咪唑并三嗪、四嗪、偶氮和(多)偶氮染料、苯醌、萘醌、蒽醌和(多)蒽醌、蒽嘧啶酮(anthropyrimidinones)、碘和碘酸盐。二向色性化合物可以为可聚合的二向色性化合物。即，二向色性化合物可以包含至少一个能够被聚合的基团(即，“可聚合基团”)。例如，尽管在本文中不受限制，但是二向色性化合物可以包含至少一个烷氧基、多烷氧基、烷基或多烷基取代基，其被至少一个可聚合基团封端。二向色性化合物还可以包含多种这些化合物。
合适的商业上可得的蒽醌染料包括蓝色染料blueab2、blueab3和blueab4，黄色染料yellowag1，橙色染料orangeao1，红色染料redar1，和青色染料cyanac1，其每一种可得自nematelgmbh&co.kg。合适的商业上可得的偶氮染料包括橙色染料orangeazo1，其可得自nematelgmbh&co.kg。
如上文所讨论，本发明的显示元件具有第一吸收状态和第二吸收状态并且是可操作的，以响应于光化辐射而从第一吸收状态转换至第二吸收状态和响应于光化辐射和/或热能量而转变回第一吸收状态。根据本发明，如在本文中用于修饰术语“状态”，术语“第一”和“第二”并不旨在指代任何特别的顺序或年代学(chronology)，而是指代两种不同的条件或性质。例如，尽管在本文中不受限制，但是显示元件的第一状态和第二状态可以在至少一种光学性质，例如但不限于可见和/或uv辐射的线偏振或者吸收率/透射率方面不同。因此，显示元件可以适于在第一和第二状态的每一个下具有不同的吸收光谱。例如虽然在本文中没有限制，但是显示元件可以适于在第一状态下具有第一颜色和在第二状态下具有第二颜色。另外，显示元件可以适于在第一状态下具有第一水平的透射率和在第二状态下具有降低的水平的透射率。
显示元件的第一吸收状态的性质通常由二向色性化合物决定。尽管存在于显示元件中的光致变色-二向色性化合物可以在第一吸收状态下线偏振透射的辐射，但是由光致变色-二向色性化合物提供的线偏振的任何量将会与由在第一吸收状态下的二向色性化合物的更强大的吸收/线偏振互补。相反地，显示元件的第二吸收状态的性质通常由光致变色-二向色性化合物决定并且由二向色性化合物补充。在活化光致变色-二向色性化合物以达到显示元件的第二吸收状态时，由光致变色-二向色性化合物提供的吸收/线偏振比二向色性化合物更强大。
第一吸收状态可以具有至少50％，如至少55％，如至少60％的透射率百分比(％t)，并且可以具有不大于80％，如不大于75％，如不大于70％的透射率百分比。第一吸收状态可以具有50％至80％，如55％至75％，如60％至70％的透射率百分比。
第二吸收状态可以具有至少10％，如至少12％，如至少15％的透射率百分比，并且可以具有不大于50％，如不大于45％，如不大于40％的透射率百分比。第二吸收状态可以具有10％至50％，如12％至45％，如15％至40％的透射率百分比。
如本文中所使用，术语“透射率百分比”和“％t”是指明视觉透射率(photopictransmission)，并且具体是指透射通过主体，如显示元件的在可见光谱(390nm至700nm的波长)中的入射电磁功率的分数乘以100％。透射率百分比可以通过如下来测量：使光通过主体，使用分光光度计记录强度，将该值除以通过分光光度计测量的通过空白(即，没有主体)的光的强度，并且将该值乘以100％。透射率百分比，％t可以由以下等式1表示：
％t＝p/p0*100％(等式1)
其中，p为在通过主体之后的光的强度和p0为在通过空白时的光的强度。实施例提供了用于测量透射率百分比的方法。
第一吸收状态可以具有至少5％，如至少10％，如至少15％的线偏振效率，并且可以具有不大于70％，如不大于60％，如不大于50％的线偏振效率。第一吸收状态可以具有5％至70％，如10％至60％，如15％至50％的线偏振效率。
第二吸收状态可以具有至少55％，如至少65％，如至少70％的线偏振效率，并且可以具有不大于99.9％，如不大于90％，如不大于80％的线偏振效率。第二吸收状态可以具有55％至99.9％，如65％至90％，如70％至80％的线偏振效率。
如本文中所使用，术语“线偏振效率”是指主体如显示元件以预期的偏振状态传输的入射电磁辐射的百分比。例如，具有99％的线偏振效率的主体以预期的偏振状态(例如p偏振或s偏振)传输99％的入射的电磁辐射和以相对的偏振状态传输1％的入射电磁辐射。
二向色性化合物比光致变色-二向色性化合物的重量比可以为至少0.005:1，如至少0.010:1，如至少0.015:1，并且可以为不大于0.150:1，如不大于0.120:1，如不大于0.090:1。二向色性化合物比光致变色-二向色性化合物的重量比可以为0.005:1至0.150:1，如0.010:1至0.120:1，如0.015:1至0.090:1。
根据本发明，显示元件可以包括基材、片材、涂层或其任意组合。显示元件可以包括包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的单个基材或片材。显示元件还可以包括至少一个基材和/或至少一个片材，其中该基材或至少一个片材任选地包括至少一个涂层，和如果存在的话，一个或多个基材、一个或多个片材和/或一个或多个涂层的至少一个包含光致变色-二向色性化合物，和如果存在的话，一个或多个基材、一个或多个片材和/或一个或多个涂层的至少一个包含二向色性化合物。显示元件的一个或多个基材、一个或多个片材和/或一个或多个涂层的任一个可以包含光致变色-二向色性化合物、二向色性化合物或光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物二者。另外地，显示元件的多个基材、片材和/或涂层可以包含光致变色-二向色性化合物、二向色性化合物或其组合。另外，显示元件可以包括不含有光致变色-二向色性化合物或二向色性化合物的其它层。通常，基材、片材和涂层可以各自独立地被称为“层”。
因次，显示元件可以包括包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的基材。显示元件可以还包括至少一个连接至基材的片材，其中基材和/或一个或多个片材的至少一个包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物中的至少一种。显示元件可以包括至少一个在基材上的涂层，其中基材和/或一个或多个涂层的至少一个包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的至少一种。显示元件可以包含连接至至少一个片材的基材，所述片材另外包括在基材和/或一个或多个片材的至少一个上的至少一个涂层，其中基材、一个或多个片材和/或一个或多个涂层的至少一个包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的至少一种。另外，在该段落中描述的任意显示元件可以包括多于一个基材。
显示元件可以包括包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的片材。显示元件可以包括多个片材，其中片材的至少一个包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物。显示元件可以包括至少一个片材，所述片材另外包括在至少一个片材上的至少一个涂层，其中一个或多个片材和/或一个或多个涂层的至少一个包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物。
如本文中所使用，术语“片材”是指具有大体均匀的厚度并且能够自支撑的预成形的膜。可以用于显示元件中的聚合物片材的实例包括但不限于，拉伸的聚合物片材、有序的液晶聚合物片材和光取向的聚合物片材。可以用于形成聚合物片材的不同于液晶材料和光取向材料的聚合物材料的实例包括但不限于聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚己内酰胺。
如本文中所使用，术语“涂层”意指衍生自可流动组合物的支撑膜，其可以具有或可以不具有均匀的厚度，并且特别地排除聚合物片材。涂层可以包括至少部分地有序的各向异性材料。如本文中所使用，术语“各向异性”意指在至少一个不同方向测量时具有在值的方面不同的至少一种性质。因此，“各向异性材料”是在至少一个不同方向测量时具有在值的方面不同至少一种性质的材料。适合于用于本发明中的各向异性材料的实例包括但不限于液晶材料。
另外，如本文中使用的术语“连接至”或“(在……)上”意指直接接触物体或通过一个或更多个其它结构或材料接触物体，所述结构或材料的至少一个直接接触物体。因此，涂层或片材可以直接接触基材的至少一部分或其可以通过一个或更多个其它结构或材料间接接触基材的至少一部分。例如，尽管在本文中不受限制，但是涂层或片材可以接触一个或更多个其它至少部分涂层、聚合物片材或其组合，其至少一个直接接触基材的至少一部分。
适合用于显示元件中的基材包括但不限于，由有机材料、无机材料或其组合(例如复合材料)形成的基材。在下文更详细地描述基材的非限制性实例。
可以用于形成本文中公开的基材的有机材料的具体实例包括聚合物材料，例如由公开于美国专利号5,962,617中和美国专利号5,658,501第15栏第28行至第16栏第17行中的单体和单体的混合物制备的均聚物和共聚物，所述美国专利的公开通过引用具体并入本文。例如，这样的聚合物材料可以为热塑性或热固性聚合物材料，可以为透明的或光学上清澈的，并且可以具有所需要的任意折射率。这样的所公开的单体和聚合物的实例包括：多元醇(碳酸烯丙酯)单体，例如烯丙基二甘醇碳酸酯，如二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)，该单体以商标cr-39由ppgindustries，inc.销售；聚脲-聚氨酯(聚脲-氨基甲酸酯)聚合物，其例如通过聚氨酯预聚物和二胺固化剂反应制备，一种这样的聚合物的组合物以商标trivex由ppgindustries，inc.销售；多元醇(甲基)丙烯酰基封端的碳酸酯单体；二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体；乙氧基化的苯酚甲基丙烯酸酯单体；二异丙烯基苯单体；乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体；乙二醇双甲基丙烯酸酯单体；聚(乙二醇)双甲基丙烯酸酯单体；氨基甲酸酯丙烯酸酯单体；聚(乙氧基化的双酚a二甲基丙烯酸酯)；聚(乙酸乙烯酯)；聚(乙烯醇)；聚(氯乙烯)；聚(偏二氯乙烯)；聚乙烯；聚丙烯；聚氨酯；聚硫氨酯；热塑性聚碳酸酯，例如衍生自双酚a和光气的碳酸酯连接的树脂，一种这样的材料以商标lexan销售；聚酯，例如以商标mylar销售的材料；聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；聚乙烯缩丁醛；聚(甲基丙烯酸甲酯)，如以商标plexiglas销售的材料；和通过使多官能异氰酸酯与多硫醇或多环硫化物单体反应制备的聚合物，其可以是均聚的或者与多硫醇、多异氰酸酯、多异硫氰酸酯和任选的烯属不饱和单体或卤代含芳族的乙烯基单体共聚和/或三聚。还考虑这样的单体的共聚物和所描述的聚合物和共聚物与其它聚合物的共混物，例如以形成嵌段共聚物或互穿网络产物。
适合用于形成基板的有机材料的其它实例包括合成和天然有机材料二者，包括但不限于：不透明或半透明的聚合物材料、天然和合成织物以及纤维素材料，如纸和木材。
适合用于形成基板的无机材料的实例包括玻璃、矿物、陶瓷和金属。例如，基板可以包括玻璃。基板可以具有反射面，例如经抛光的陶瓷基板、金属基板或矿物基板。基板可以包括沉积或以其它方式施加至无机或有机基板的表面的反射涂层或层，以使得其反射或者增强其反射性。
另外，基板可以具有在它们的外表面上的保护性涂层，如但不限于，耐磨涂层，如“硬涂层”。
更进一步地，基板可以任选为是未着色的、着色的、线偏振的、圆偏振的、椭圆形偏振的、光致变色的或者着色的光致变色的基板。例如，如上文所讨论，基板可以包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物并且因此在第一状态和/或第二状态下将会是线偏振的。如本文中关于基板所使用，术语“未着色(的)”意指基本没有着色剂添加(如,但不限于常规的染料)并且具有不响应于光化辐射而显著变化的对可见辐射的吸收光谱的基板。另外，关于基板，术语“着色(的)”意指具有着色剂添加(如，但不限于常规的染料)并且不响应于光化辐射而显著变化的对可见辐射的吸收光谱的基板。
如本文中所使用，关于基板的术语“线偏振”是指适用于线偏振辐射的基板。如本文中所使用，关于基板的术语“圆偏振”是指适用于圆偏振辐射的基板。如本文中所使用，关于基板的术语“椭圆偏振”是指适用于椭圆偏振辐射的基板。如本文中所使用，关于基板的术语“光致变色”是指具有响应于至少光化辐射而变化的可见辐射的吸收光谱的基板。另外，如本文中所使用,关于基板的术语“着色的光致变色”意指含有着色剂添加以及光致变色材料并且具有响应于至少光化辐射而变化的对可见辐射的吸收光谱的基板。因此，例如并且没有限制，着色的光致变色基板可以具有着色剂的第一颜色特性并且在暴露至光化辐射时具有着色剂与光致变色材料的组合的第二颜色特性。
如前文所讨论，虽然光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物在第一和/或第二状态下可以是线偏振的，但是通常需要适当地定位或布置光致变色-二向色性化合物或二向色性化合物的分子，从而实现由光致变色-二向色性化合物或二向色性化合物产生的净线偏振作用。因此，如上文所讨论，可以使光致变色-二向色性化合物至少部分地配向，并且可以使二向色性化合物至少部分地配向。二向色性化合物可以任选地至少部分地与光致变色-二向色性化合物配向，或可以独立地使化合物配向。
根据本发明，显示元件可以包括至少一个至少部分有序的配向层。配向层可以至少部分地配向或使光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物有序化。如本文中所使用，术语“配向”或“配向的”意指通过与另一种材料、化合物或结构相互作用而达到合适的排列或位置。例如，通过与配向层相互作用而至少部分地配向的部分配向的光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的一部分可以被至少部分地配向，使得活化状态下的光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的纵轴基本上平行于配向层的第一总体方向。另外，通过与配向层相互作用而至少部分地配向的部分配向的光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的一部分可以被键合至配向层的一部分或与配向层的一部分反应。如本文中关于材料或结构的有序化或配向所使用，术语“总体方向”是指材料、化合物或结构的主要排列或取向。另外，本领域技术人员将会意识到的是，材料、化合物或结构可以具有总体方向，尽管在材料、化合物或结构的排列内有一些变化，条件是该材料、化合物或结构具有至少一个主要排列。
配向层的实例包括至少部分涂层，所述涂层包含至少部分有序的配向介质、至少部分有序的聚合物片材、至少部分地处理的表面、langmuir-blodgett膜及其组合。
配向层可以包括包含至少部分有序的配向介质的涂层。可以使用的合适的配向介质的实例包括光取向材料、摩擦取向材料和液晶材料。在本文中在下文详细描述使配向介质的至少一部分有序化的方法。
如上文所讨论，配向介质可以为液晶材料。液晶材料因为它们的结构通常能够被有序化或配向，从而采取总体方向。更具体而言，因为液晶分子具有棒状或盘状结构、刚性纵轴和强偶极子，所以可以通过与外力或另一结构相互作用而使液晶分子有序化或配向，使得分子的纵轴采取大体平行于共同轴的取向。例如，液晶材料的分子可以通过使用磁场、电场、线偏振的红外辐射、线偏振的紫外辐射、线偏振的可见辐射或剪切力来配向。还可以将液晶分子用取向的表面配向。即，可以将液晶分子施加至已经取向的表面，例如通过摩擦、开槽或光配向方法，以及随后配向，使得每个液晶分子的纵轴采取大体平行于表面的取向的总体方向的取向。适合于用作配向介质的液晶材料的实例包括液晶聚合物、液晶预聚物、液晶单体和液晶介晶。如本文中所使用，术语“预聚物”意指部分聚合的材料。
适合用于本发明中的液晶单体包括单官能以及多官能液晶单体。另外，液晶单体可以为可交联的液晶单体并且可以另外为可光交联的液晶单体。如本文中所使用，术语“可光交联的”意指在暴露至光化辐射时可以交联的材料，如单体、预聚物或聚合物。例如，可光交联的液晶单体包括在使用或不使用聚合引发剂的情况下在暴露至紫外辐射和/或可见辐射时可交联的那些液晶单体。
适合用于本发明中的可交联的液晶单体的实例包括具有选自下述的官能团的液晶单体：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基、烯丙基醚、炔、氨基、酸酐、环氧化物、氢氧化物、异氰酸酯、封闭的异氰酸酯、硅氧烷、硫氰酸酯、硫醇、脲、乙烯基、乙烯基醚，及其共混物。适合用于配向层的涂层中的可光交联的液晶单体的实例包括具有选自下述的官能团的液晶单体：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炔、环氧化物、硫醇，及其共混物。
适合用于本发明中的液晶聚合物和预聚物包括主链液晶聚合物和预聚物以及侧链液晶聚合物和预聚物，在主链液晶聚合物和预聚物中，棒状或盘状液晶介晶主要位于聚合物骨架内。在侧链聚合物和预聚物中，棒状或盘状液晶介晶主要位于聚合物的侧链内。另外，液晶聚合物或预聚物可以为可交联的并且另外可以为可光交联的。
适合用于本发明中的液晶聚合物和预聚物的实例包括但不限于，具有选自下述的官能团的主链和侧链聚合物和预聚物：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基、烯丙基醚、炔、氨基、酸酐、环氧化物、氢氧化物、异氰酸酯、封闭的异氰酸酯、硅氧烷、硫氰酸酯、硫醇、脲、乙烯基、乙烯基醚，及其共混物。适合用于配向层的涂层中的可光交联的液晶聚合物和预聚物的实例包括具有选自下述的官能团的那些聚合物和预聚物：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炔、环氧化物、硫醇，及其共混物。
适合用于本发明中的液晶介晶包括热致液晶介晶和溶致液晶介晶。另外，适合用于本发明中的液晶介晶的实例包括柱状(columatic)(或棒状)液晶介晶和碟状(或盘状)液晶介晶。
适合用作配向介质的光取向材料的实例包括光可取向的聚合物网络。合适的光可取向的聚合物网络的具体实例包括偶氮苯衍生物、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、阿魏酸衍生物和聚酰亚胺。例如，配向层可以包括至少一个包含至少部分有序化的光可取向的聚合物网络的至少部分的涂层，所述聚合物网络选自偶氮苯衍生物、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、阿魏酸衍生物和聚酰亚胺。可以用作配向介质的肉桂酸衍生物的具体实例包括聚乙烯醇肉桂酸酯和对甲氧基肉桂酸的聚乙烯酯。
如本文中所使用，术语“摩擦取向材料”意指可以通过用另一种适当织构化(textured)的材料摩擦材料表面的至少一部分而至少部分地有序化的材料。例如，尽管在本文中不受限制，但是可以将摩擦取向材料用适当织构化的布或丝绒(velvet)刷进行摩擦。适合用作配向介质的摩擦取向材料的实例包括(聚)酰亚胺、(聚)硅氧烷、(聚)丙烯酸酯和(聚)香豆素。因此，例如，尽管在本文中不受限制，但是包含配向介质的涂层可以为包含已用丝绒或布摩擦，从而使该聚酰亚胺的表面的至少一部分至少部分有序化的聚酰亚胺的涂层。
如上文所讨论，至少部分有序化的配向层可以包括至少部分有序化的聚合物片材。例如，尽管在本文中不受限制，但是聚乙烯醇的片材可以为通过拉伸片材来至少部分有序化的聚乙烯醇片材，之后该片材可以接合至基板的表面的至少一部分以形成配向层。或者，可以通过在制造期间使聚合物链至少部分有序化的方法，例如但不限于，通过挤出，来制成有序化的聚合物片材。另外，可以通过流延或其它方式形成液晶材料的片材并且之后使片材至少部分有序化而形成至少部分有序化的聚合物片材，例如，但是将片材暴露至磁场、电场或剪切力的至少一种。再此外，可以使用光取向方法制成至少部分有序化的聚合物片材。例如且非限制性地，可以例如通过流延来形成光取向材料的片材并且之后通过暴露至线偏振的紫外辐射而至少部分有序化。在本文中在下文描述形成至少部分有序化的聚合物片材的还有的其它方法。
再此外，配向层可以包含至少部分处理的表面。如本文中所使用，术语“处理的表面”是指已物理改变以在表面的至少一部分上产生至少一个有序化区域的表面的至少一部分。至少部分处理的表面的实例包括至少部分摩擦的表面、至少部分蚀刻的表面和至少部分压花的表面。另外，至少部分处理的表面可以例如使用光刻法或干涉图像(interferographic)法而图案化。至少部分处理的表面的实例包括，化学蚀刻的表面、等离子蚀刻的表面、纳米蚀刻的表面(如使用扫描隧道显微镜或原子力显微镜蚀刻的表面)、激光蚀刻的表面和电子束蚀刻的表面。
配向层还可以包括通过将金属盐(如金属氧化物或金属氟化物)沉积至表面的至少一部分上，之后蚀刻沉积物以形成至少部分处理的表面而形成的至少部分处理的表面。沉积金属盐的合适技术的实例包括等离子体气相沉积、化学气相沉积和溅射。上文阐述蚀刻法的实例。
如本文中所使用，术语“langmuir-blodgett膜”意指在表面上的一个或更多个至少部分有序化的分子膜。例如，尽管在本文中不受限制，但是langmuir-blodgett膜可以通过下述形成：将基板浸入液体中一次或更多次以使其至少部分地被分子膜覆盖，然后将该基板从液体中取出，从而由于液体与基板的相对表面张力，分子膜的分子在总体方向上至少部分有序化。如本文中所使用，术语“分子膜”是指单分子膜(即单层)以及包含多于一个单层的膜。
另外，片材和/或涂层可以另外包含至少一种可以促进膜或涂层的加工、性质或性能的一种或更多种的添加剂。这样的添加剂的实例包括染料、配向促进剂、动力学增强添加剂、光引发剂、热引发剂、阻聚剂、溶剂、光稳定剂(如但不限于，紫外线吸收剂和光稳定剂，如受阻胺光稳定剂(hals))、热稳定剂、脱模剂、流变控制剂、流平剂(如但不限于，表面活性剂)、自由基清除剂、自组装材料、凝胶剂和粘附促进剂(如己二醇二丙烯酸酯和偶联剂)。这些材料对本领域技术人员是已知的。
再此外，片材或涂层可以包含至少一种常规光致变色化合物。如本文中所使用，术语“常规光致变色化合物”包括热可逆的和非热可逆的(或光可逆的)光致变色化合物并且排除光致变色-二向色性化合物。
根据本发明的显示元件可以任选另外包括至少一个另外的涂层，其选自常规光致变色涂层，减反射涂层，线偏振涂层，圆偏振涂层，椭圆偏振涂层，过渡涂层，底漆层和保护性涂层，如防雾涂层，氧阻隔性涂层和紫外线吸收性涂层，其连接至基板的至少一部分。如本文中所使用，术语“过渡涂层”意指辅助建立两个涂层之间的性质方面的梯度的涂层。例如，尽管在本文中不受限制，但是过渡涂层可以辅助建立相对硬的涂层与相对软的涂层之间的硬度方面的梯度。过渡涂层的实例包括辐射固化的丙烯酸酯基薄膜。
除了上文描述的配向层以外，根据本发明的显示元件可以另外包括插入配向层与光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物(或包含其的膜或涂层)之间的包含至少部分有序化的配向转移材料的至少一个涂层。再此外，显示元件可以包括插入配向层与光致变色-二向色性化合物之间的包含配向转移剂的多个涂层。例如，尽管在本文中不受限制，但是显示元件可以包括连接至基板的包括包含至少部分有序化的配向介质的涂层的至少一个配向层和连接至配向层的包含至少部分有序化的配向转移材料的涂层。另外，光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物可以通过与配向转移材料相互作用至少部分地配向。适合用于显示元件中的配向转移材料的实例包括而不限于上文关于本文中公开的配向介质所描述的那些液晶材料。
尽管在本文中不受限制，但是配向层可以具有取决于最终应用和/或所使用的加工设备宽范围变化的厚度，例如至少0.5纳米至10,000纳米，如0.5至1,000纳米，如2至500纳米，如100至500纳米。
包含配向转移材料的片材或涂层可以具有取决于最终应用和/或所使用的加工设备宽范围变化的厚度，例如0.5微米至1000微米，如1至25微米，如5至20微米。
包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的片材或涂层可以具有取决于最终应用和/或所使用的加工设备宽范围变化的厚度，例如0.5微米至1,000微米，如1至25微米，如5至20微米。
本发明的显示元件可以另外包括双折射层。双折射层是可操作的，以圆偏振或椭圆偏振透射的辐射。当需要圆偏振元件时，双折射层包括四分之一玻片。双折射层(也称为补偿板或层或者延迟板或层)可以由一个片材组成或可以为两个或更多个的多层结构。
双折射层可以包括具有第一有序化区域和邻近第一有序化区域的至少一个第二有序化区域的层，所述第一有序化区域具有第一总体方向，所述第二有序化区域具有与第一总体方向相同或不同的第二总体方向，从而在层中形成期望的图案。
用于制备双折射层的材料没有特别限制，并且可以为本领域中已知的任意双折射材料。例如，可以使用聚合物膜、液晶膜、自组装材料或其中使液晶材料配向的膜。特别的双折射层的实例包括描述于美国专利号6,864,932第3栏第60行至第4栏第64行；美国专利号5,550,661第4栏第30行至第7栏第2行；美国专利号5,948,487第7栏第1行至第10栏第10行中的那些，通过引用将其每一个并入本文。
特定的双折射膜的实例包括型号nrf-140的膜，正双折射单轴膜，可得自nittocorporation,，日本或nittodenkoamerica,inc.,newbrunswick,n.j。还合适的是optigrafix圆偏振膜，可得自grafixplastics，其为grafix,inc.,cleveland,ohio的子公司。
用于制备双折射层的具体聚合物片材可以包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸(c1-c12)烷基酯、聚氧(亚烷基甲基丙烯酸酯)、聚(烷氧基化的酚甲基丙烯酸酯)、乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸乙酸纤维素、丁酸乙酸纤维素、聚(乙酸乙烯酯)，聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚((甲基)丙烯酰胺)、聚(二甲基丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚((甲基)丙烯酸)、热塑性聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、聚硫代氨基甲酸酯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)、共聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)、共聚(苯乙烯-丙烯腈)、聚乙烯醇缩丁醛和下组成员的聚合物：多元醇(碳酸烯丙酯)单体、单官能丙烯酸酯单体、单官能甲基丙烯酸酯单体、多官能丙烯酸酯单体、多官能甲基丙烯酸酯单体、二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体、二异丙烯基苯单体、烷氧基化的多元醇单体和二亚烯丙基季戊四醇单体；并且尤其是自组装材料，聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多环烯烃、聚氨酯、聚(脲)氨基甲酸酯、聚硫代氨基甲酸酯、聚硫代(脲)氨基甲酸酯、多元醇(碳酸烯丙酯)、乙酸纤维素、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸乙酸纤维素、丁酸乙酸纤维素、聚烯烃、聚亚烷基-乙酸乙烯酯、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(乙烯基甲醛)、聚(乙烯基乙醛)、聚(偏二氯乙烯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酯、聚砜、聚烯烃，其共聚物和/或其混合物。
可以将双折射层以这样的方式引入显示元件中，使得双折射层的慢轴方向(平面内的折射率最大的方向)相对于偏振片的配向方向取向，以产生期望的所得偏振化，即圆偏振化或椭圆偏振化。例如，四分之一玻片将会相对于通过光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物产生的偏振的配向方向以45°+/-5°，如45°+/-3°的角度取向。
替代地，可以通过设定双折射层的厚度而确定显示元件的所得偏振化。例如，为了产生圆偏振元件，双折射层的厚度使得出射的折射光线异相四分之一波长。
根据本发明，还公开了制备显示元件的方法。制备显示元件的方法可以包括在基板或膜上形成包含至少部分配向的光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的涂层。制备显示元件的方法可以包括在基板或膜上形成包含至少部分配向的光致变色-二向色性化合物的第一涂层和形成包含至少部分配向的二向色性化合物的第二涂层。制备显示元件的方法可以包括在基板或膜上形成包含至少部分配向的二向色性化合物的第一涂层和形成包含至少部分配向的光致变色-二向色性化合物的第二涂层。
根据本发明，形成包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的涂层可以包括将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物和各向异性材料施加至基板或膜，使各向异性材料至少部分地有序化，和使光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物与各向异性材料至少部分地配向。可以与本发明的方法结合使用的将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物和各向异性材料施加至基板或膜的方法包括但不限于，旋涂、喷涂、喷涂和旋涂、幕涂、流涂、浸涂、注塑成型、流延、辊涂、线材涂布和包覆成型(overmolding)。
根据本发明，将光致变色-二向色性化合物和各向异性材料施加至基板可以包括在模具上形成各向异性材料的涂层，其可以用脱模材料处理。之后，可以将各向异性材料至少部分有序化(如下文更详细地讨论)和至少部分凝固。之后，可以在涂层上方形成基板(即，包覆成型)，例如通过在模具中流延形成基板的材料。然后可以将形成基板的材料至少部分凝固，以形成基板。随后，可以将基板和各向异性材料的涂层从模具脱模。另外，可以将光致变色-二向色性化合物与各向异性材料一起施加至模具，或可以在已将各向异性材料施加至模具之后、在已将各向异性材料至少部分有序化之后或在使具有有序化的各向异性材料的涂层的基板从模具脱模之后，将其吸入各向异性材料中。
根据本发明，形成包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的涂层可以包括将各向异性材料施加至基板或膜，将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入各向异性材料中，使各向异性材料至少部分有序化，和使光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物与各向异性材料至少部分配向。在本文中在下文更详细地描述将光致变色-二向色性化合物吸入各种涂层的方法。
使各向异性材料有序化的方法包括将各向异性材料暴露至磁场、电场、线偏振的紫外辐射、线偏振的红外辐射、线偏振的可见辐射和剪切力的至少一种。另外，可以通过使各向异性材料与另一材料或结构配向而使各向异性材料至少部分有序化。例如，尽管在本文中不受限制，但是可以通过使各向异性材料与配向层，如但不限于前文讨论的那些配向层配向而使各向异性材料至少部分有序化。
如上文所讨论，通过使各向异性材料的至少一部分有序化，可以使包含在各向异性材料内或以其它方式连接至各向异性材料的光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物至少部分配向。另外，将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物和各向异性材料施加至基板可以与使各向异性材料有序化和/或使光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物配向基本上同时、在此之前或在此之后发生。
施加涂层材料可以包括将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物和各向异性材料(任选地在溶剂或载体中)的溶液或混合物旋涂至基板上。之后，可以使各向异性材料至少部分有序化，例如通过将各向异性材料暴露至磁场、电场、线偏振的紫外辐射、线偏振的红外辐射、线偏振的可见辐射或剪切力。另外，可以通过使各向异性材料与另一材料或结构，例如配向层配向而使各向异性材料至少部分有序化。
根据本发明，可以将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物和各向异性材料的溶液或混合物(任选地在溶剂或载体中)施加至有序化的聚合物片材以形成涂层。之后，可以使各向异性材料与聚合物片材配向。随后可以通过例如但不限于层合或结合，将聚合物片材施加至基板。替代地，可以通过本领域已知的方法，如但不限于热冲压，将涂层从聚合物片材转移至基板。
根据本发明，将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物和各向异性材料施加至基板可以包括施加包含含有液晶材料的形成基质相的材料和含有各向异性材料和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的形成客体相的材料的相分离聚合物体系。在施加相分离聚合物体系之后，可以使基质相的液晶材料和客体相的各向异性材料至少部分有序化，使得光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物与客体相的各向异性材料配向。使相分离聚合物体系的形成基质相的材料和形成客体相的材料至少部分有序化的方法包括将包含相分离聚合物体系的涂层暴露至下述的至少一个：磁场、电场、线偏振的红外辐射、线偏振的紫外辐射、线偏振的可见辐射和剪切力。另外，使形成基质相的材料和形成客体相的材料至少部分有序化可以包括使该部分与配向层至少部分配向。
在使形成基质相的材料和形成客体相的材料至少部分有序化之后，可以通过聚合诱导的相分离和/或溶剂诱导的相分离，将形成客体相的材料与形成基质相的材料分离。尽管为了清楚起见，涉及形成客体相的材料与形成基质相的材料分离在本文中描述了形成基质相的材料与形成客体相的材料的分离，但是应当意识到的是，该语言旨在涵盖形成两个相的材料之间的任何分离。即，该语言旨在涵盖形成客体相的材料与形成基质相的材料的分离和形成基质相的材料与形成客体相的材料的分离，以及同时分离形成相的材料二者及其任意组合。
形成基质相的材料可以包括选自液晶单体、液晶预聚物和液晶聚合物的液晶材料。另外，形成客体相的材料可以包括选自液晶介晶、液晶单体和液晶聚合物和预聚物的液晶材料。
根据本发明，形成包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的涂层可以包括将各向异性材料施加至基板或膜，将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入各向异性材料，使各向异性材料至少部分有序化，和使光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物与各向异性材料至少部分配向。另外，使各向异性材料至少部分有序化可以在将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入其中之前发生。
例如，可以将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入各向异性材料，例如通过将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物在载体中的溶液或混合物施加至各向异性材料的一部分并且使光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物扩散至各向异性材料中(在加热或不加热的情况下)。另外，各向异性材料可以为如上文描述的相分离的聚合物涂层的一部分。
制备显示元件的方法还可以包括将至少一个配向层赋予基板，随后在配向层上形成包含至少部分配向的光致变色-二向色性化合物的涂层，将至少一个配向层赋予所形成的涂层上，和随后在配向层上形成包含至少部分配向的二向色性化合物的涂层。将配向层赋予基板可以包括下述的至少一者：在基板上形成包含至少部分有序化的配向介质的涂层，将至少部分有序化的聚合物片材施加至基板，处理基板，和在基板上形成langmuir-blodgett膜。
尽管并不需要，赋予配向层可以包括形成至少部分有序化的配向介质的涂层，可以使配向介质至少部分凝固。另外，使配向介质凝固可以与使配向介质配向基本上同时发生或其可以在使配向介质配向之后发生。再此外，使配向介质凝固可以包括通过将介质暴露至红外、紫外、γ射线、微波或电子辐射而使其至少部分固化，从而在存在或不存在催化剂或引发剂的情况下引发可聚合组分的聚合反应或交联。如果期望或需要，这之后可以是加热步骤。
如上文所讨论，在将配向层赋予基板上之后，可以在配向层上形成包含至少部分配向的光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的涂层。
另外，如上文关于包含互穿聚合物网络的涂层所讨论，可聚合组合物可以为各向同性材料或各向异性材料，条件是包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的涂层在整体上是各向异性的。
根据本发明，形成片材可以包括将包含含有液晶材料的形成基质相的材料和含有液晶材料和至少一种光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的形成客体相的材料的相分离聚合物体系施加至基板上。之后，可以使形成基质相的材料和形成客体相的材料至少部分有序化和可以使光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物与形成客体相的材料至少部分配向。在配向之后，可以通过聚合诱导的相分离和/或溶剂诱导的相分离将形成客体相的材料与形成基质相的材料分离，并且可以将相分离的聚合物涂层从基板移除，以形成片材。
替代地，如上文所讨论，可以将相分离聚合物体系施加在基板上、进行有序化和配向，并且之后从基板移除，以形成相分离的聚合物片材。随后，可以将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入片材。替代地或另外地，可以将光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入涂层，然后将涂层从基板移除，以形成片材。
根据本发明，形成片材可以包括形成至少部分有序化的液晶聚合物片材和将液晶介晶和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入液晶聚合物片材。例如，可以通过形成在成形期间，例如通过挤出使液晶聚合物至少部分有序化的聚合物片材的方法，形成包含液晶聚合物的片材并且使其至少部分有序化。替代地，可以通过上文阐述的使液晶材料有序化的方法之一，将液晶聚合物流延至基板上和至少部分有序化。例如，尽管在本文中不受限制，但是可以将液晶材料暴露至磁场或电场。在至少部分有序化之后，可以使液晶聚合物至少部分凝固和从基板移除，以形成包含至少部分有序化的液晶聚合物基质的片材。再此外，可以将液晶聚合物片材流延，至少部分凝固和随后拉伸，以形成包含至少部分有序化的液晶聚合物的片材。
在形成包含至少部分有序化的液晶聚合物的片材之后，可以将液晶介晶和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入液晶聚合物基质。例如，尽管在本文中不受限制，但是可以通过下述将液晶介晶和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入液晶聚合物：将液晶介晶和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物在载体中的溶液或混合物施加至液晶聚合物，并且之后使液晶介晶和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物扩散至液晶聚合物片材中(在加热或不加热的情况下)。替代地，可以将包含液晶聚合物的片材浸入液晶介晶和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物在载体中的溶液或混合物，和可以通过扩散将液晶介晶和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物吸入液晶聚合物片材中(在加热或不加热的情况下)。
根据本发明，形成片材可以包括形成液晶聚合物片材，向液晶聚合物片材吸入液晶介晶和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物(例如如上文所讨论)，和之后使液晶聚合物、液晶介晶和分布在其中的光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物至少部分有序化。尽管在本文中不受限制，但是例如可以通过拉伸液晶聚合物片材而使液晶聚合物片材，液晶介晶和分布在其中的光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物至少部分有序化。另外，可以使用常规聚合物加工技术，如但不限于挤出和流延而形成液晶聚合物片材。
根据本发明，可以将包括各向异性材料和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的涂层的光取向的聚合物片材施加至基板。例如，可以通过下述形成光取向的聚合物片材：将光可取向的聚合物网络的层施加在脱模层上和随后使光可取向的聚合物网络有序化和至少部分固化；在包含光可取向的聚合物网络的层上形成各向异性材料和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的涂层，使各向异性材料和光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物与光可取向的聚合物网络至少部分配向，和固化各向异性材料。然后可以移除脱模层和将包括各向异性材料和光致变色-二向色性化合物的涂层的光可取向的聚合物网络的层从脱模层移除，以形成有序化的聚合物片材。
另外将包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的聚合物片材连接至基板可以包括例如下述的至少一者：层合、熔合、模具内流延和将聚合物片材粘接至基板。如本文中所使用，模具内流延包括各种流延技术，如但不限于：包覆成型，其中将片材放置在模具中并且在片材的至少一部分上方形成基板(例如通过流延)；和注塑成型，其中围绕片材形成基板。
如上文所讨论，显示元件可以任选包含双折射层。可以通过例如层合或粘接施加双折射层。替代地，可以通过现有技术已知的方法如热冲压施加双折射层。用于连接双折射层的合适的粘合剂包括公开于通过引用并入本文的美国专利号6,864,932第4栏第65行至第60栏的那些。
如前文所讨论，本发明涉及显示元件和装置。另外，如前文所讨论，如本文中所使用，术语“显示”意指文字、数字、符号、设计或绘图方式的可视的信息表达。显示装置的实例包括屏幕和监视器。
本发明的显示装置包括上文描述的显示元件。显示装置可以包括有机发光二极管(oled)、发光二极管(led)、液晶显示器(lcd)、等离子体显示面板(pdp)、电致发光显示器(eld)或阴极射线管(crt)。
显示装置可以包括发光源，如发光层，和本发明的显示元件。显示装置可以任选另外包括反射背衬层，其有助于将由发光源产生的辐射通过显示元件引导出显示装置。显示元件包括至少一个包含光致变色-二向色性化合物、二向色性化合物或其组合的层。显示装置可以另外包括双折射层。双折射层可以包括四分之一玻片(也称为四分之一波长延迟器)。
可以将通过发光源产生的光称为显示光。显示元件的二向色性化合物和/或光致变色-二向色性化合物将在其穿过显示元件时线偏振和吸收一部分显示光。如上文所讨论，显示元件将在显示元件的第一状态和第二状态下以不同的百分比(％t)透射辐射。
除了显示光以外，周围或环境光可以通过显示元件透射至显示装置中。当周围或环境光穿过显示元件时，至少一部分光被二向色性化合物和/或光致变色/二向色性化合物线偏振和/或吸收。在穿过包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的一个或多个层之后，周围或环境光可以穿过双折射层(如四分之一玻片)，其将线偏振光转换成圆偏振光。四分之一玻片的轴可以相对于包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的一个或多个线偏振层的轴以45度取向。因此，当周围或环境线偏振光穿过四分之一玻片时，它被转变成圆偏振光。圆偏振光的至少一部分可以穿过发光源，并且可以被反射背衬层反射，其中，圆偏振光的传播方向相反(例如，从右旋圆偏振到左旋圆偏振光)。然后，反射的圆偏振光可以穿过发光源返回到四分之一玻片中。当圆偏振光第二次穿过四分之一玻片时，它被转变成线偏振光，其偏振面相对于线偏振的周围或环境光的原始方向旋转90度，并且包含光致变色-二向色性化合物和/或二向色性化合物的一个或多个线偏振层有效地吸收或阻挡返回的反射光穿过显示元件透射回来。因此，与穿过本发明的显示元件的周围或环境光的初始强度相比，所得到的反射光的强度降低。将周围光或环境光从许多不同的入射角导向显示装置，并且并非周围或环境光的每个角度都将会以该方式穿过显示元件。然而，与从发光源产生的仅穿过显示元件一次的光的透射率相比，降低了反射光穿过显示元件的透射率。这导致在明亮或晴天条件下显示装置的改进的可读性。
此外，如上文所讨论，显示元件的透射率百分比变化。例如在第一状态下，光致变色-二向色性化合物的大部分(如果不是全部)是未活化的并且并不线偏振或吸收辐射。因此，通过二向色性化合物提供任何线偏振或吸收辐射，和显示元件透射较大百分比的辐射。在活化光致变色-二向色性化合物时，光致变色-二向色性化合物线偏振和吸收辐射。因此增强了辐射的线偏振和吸收，和显示元件透射与第一状态相比减少的百分比的辐射。在上文讨论了显示元件的第一和第二状态的适当的透射率百分比。
出于详细描述的目的，除非其中明确相反地指定，否则应理解的是，本发明可以采用各种替代性变化形式和步骤顺序。此外，除了在任意操作实例中或以其它方式指示外，所有数字(如表达值、量、百分比、范围、子范围及分数的那些)可以如同以词语“约”开始那样阅读，即使该术语未明确地出现也是如此。因此，除非有相反指示，否则以下说明书及随附权利要求书中说明的数值参数为近似值，其可以取决于待通过本发明获得的期望的性质而变化。至少，并且不试图将等同原则的应用限于权利要求书的范围，每个数值参数应当至少根据所报告的有效数字的个数和通过应用普通舍入技术来解读。在本文中描述封闭式或开放式数值范围的情况下，该数值范围内或被该数值范围涵盖的所有数字、值、量、百分比、子范围及分数应当被视为具体包括在本申请的原始公开内容中并且属于该原始公开内容，如同这些数字、值、量、百分比、子范围和分数以其整体明确写出那样。
尽管说明本发明的广泛范围的数值范围和参数为近似值，但是尽可能精确地报告具体实例中说明的数值。然而，任意数值均固有地含有某些必然由见于它们的各个试验测量中的标准偏差导致的误差。
如本文中所使用，除非另有指示，否则复数术语可以涵盖其单数对应物并且除非另有指示，否则反之亦然。例如，尽管本文中提及“一种”光致变色-二向色性化合物、“一种”二向色性化合物、“一种/一个”基板、“一种/一个”片材和“一种/一个”涂层/涂料，但是可以使用这些组分的组合(即多个/多种这些组分)。另外，在本申请中，除非另外具体陈述，否则使用“或”意指“和/或”，尽管“和/或”可明确地用于某些情形。
如本文中所使用，“包括”、“含有”和类似术语在本申请的上下文中被理解为与“包含”同义，并且因此是开放式的以及不排除存在另外的未描述或未记载的要素、材料、成分或方法步骤。如本文中所使用，“由…组成”在本申请的上下文中被理解为排除存在任意未指定的要素、成分或方法步骤。如本文中所使用，“基本上由…组成”在本申请的上下文中被理解为包括指定的要素、材料、成分或方法步骤“以及不会实质上影响所描述的一个或多个基本及新颖特征的那些”。
如本文中所使用，术语“在…上”、“至…上”、“施加在…上”、“施加至…上”、“在…上形成”、“沉积在…上”、“沉积至…上”意指在表面上但不必接触表面而形成、上覆、沉积或提供。例如，涂料“沉积至基板上”不排除位于涂料与基板之间的具有相同或不同组成的一个或更多个其它中间涂料层的存在。
尽管已详细地描述本发明的具体实施方案，但本领域技术人员将会意识到，可以根据本公开的整体教导对那些细节做出各种修改及替代。因此，所公开的特定布置意在仅是说明性的并且不限制本发明的范围，本发明的范围由随附权利要求书的全部范围及其任意和全部等价物给出。
方面
本发明因此尤其涉及以下非限制性方面1至17：
1.包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的显示元件，该显示元件具有第一吸收状态和第二吸收状态并且是可操作的，以响应于光化辐射而从第一吸收状态转换至第二吸收状态和响应于光化辐射和/或热能量而转变回第一吸收状态，其中该第一吸收状态具有50％至80％的透射率百分比，和该第二吸收状态具有10％至50％的透射率百分比。
2.根据方面1的显示元件，其中该第一吸收状态具有60％至70％的透射率百分比，和该第二吸收状态具有15％至40％的透射率百分比。
3.根据方面1或方面2的显示元件，其中该第一吸收状态具有5％至70％的线偏振效，和该第二吸收状态具有50％至99.9％的线偏振效率。
4.根据前述方面任一者的显示元件，其中该光致变色-二向色性化合物包含吡喃光致变色基团，其中该吡喃光致变色基团优选包括萘并吡喃。
5.根据前述方面任一者的显示元件，其中该二向色性化合物包括蒽醌染料、偶氮染料或其组合。
6.根据前述方面任一者的显示元件，其中该显示元件包括包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的片材或包括包含光致变色-二向色性化合物的第一片材和包含二向色性化合物的第二片材。
7.根据前述方面任一者的显示元件，其另外包括基板。
8.根据方面7的显示元件，其另外包括连接至基板的涂层，该涂层包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物，其中该涂层优选包含至少一种自组装材料，如包括液晶材料,嵌段共聚物及其组合的自组装材料。
9.根据方面7的显示元件，其另外包括配向层，例如包括光致配向层的配向层，和包含光致变色-二向色性化合物和二向色性化合物的涂层，其中该涂层连接至该配向层。
10.根据方面7的显示元件，其另外包括连接至基板的第一涂层和连接至基板的第二涂层，该第一涂层包含光致变色-二向色性化合物，该第二涂层包含二向色性化合物。
11.根据前述方面任一者的显示元件，其另外包含双折射层，其中该双折射层优选包括四分之一玻片。
12.根据前述方面任一者的显示元件，其中二向色性化合物比光致变色-二向色性化合物的重量比为0.005:1至0.150:1。
13.显示装置，其包括根据前述方面1至12任一者的显示元件。
14.根据方面13的显示装置，其中该显示装置另外包括有机发光二极管、发光二极管、液晶显示器、等离子体显示面板、电致发光显示器或阴极射线管。
15.根据方面13的显示装置，其另外包括：
发光层；
反射背衬层；
四分之一波长延迟器；和
包含光致变色-二向色性化合物、二向色性化合物或其组合的至少一个层。
16.根据方面15的显示装置，其中该发光层包括发光二极管或有机发光二极管。
17.根据方面15或16任一者的显示装置，其中该显示装置包括第一层和第二层，其中该第一层包含光致变色-二向色性化合物和该第二层包含二向色性化合物，其中优选四分之一波长延迟器连接至该第一层，和该第一层连接至第二层。
下述实施例说明了本发明，然而下述实施例不应视为将本发明限制于其细节。除非另有说明，否则以下实施例以及整个说明书中的所有份数和百分数均以重量计。
实施例
实施例a—液晶涂料组分和制剂
液晶单体组合物
制备下述液晶单体(“lcm”)组合物：
lcm-1为1-(6-(8-(4-(4-(4-(8-丙烯酰氧基己基)氧基)苯甲酰氧基)苯氧羰基)苯氧基)辛氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己-1-醇，其根据美国专利号7,910,019的实施例17中描述的工序制备，该液晶单体公开内容通过引用并入本文。
lcm-2为商业上可得的rm257，报告为4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)-苯甲酸2-甲基-1,4-亚苯基酯，可得自emdchemicals,inc.，分子式为c33h32o10。
lcm-3为1-(6-(4-(4-(反式-4-戊基环己基)苯氧羰基)苯氧基)己氧基)-2-甲基丙-2-烯-1-酮，根据美国专利号7,910,019中的实施例1的工序制备，不同之处在于n＝0，将其公开通过引用并入本文。
lcm-4为1-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(8-(4-(4-(4-己氧基苯甲酰氧基)苯氧基羰基)-苯氧基)辛氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-2-甲基丙-2-烯-1-酮，根据美国专利号7,910,019中的工序制备，将其公开通过引用并入本文。
lcm-5为商业上可得的rm105，可得自emdchemicals,inc并且报告为分子式为c23h26o6。
光致变色-二向色性灰色制剂(grey-1)
光致变色-二向色性灰色制剂在本文中被称为grey-1，其通过组合下表a中列出的光致变色-二向色性(“pc”)染料制备。
表a-grey-1着色制剂中的光致变色染料
液晶涂料制剂(“lccf”)
如下制备lccf-1：向含有苯甲醚(3.99g)和byk-322添加剂0.004g(报告为芳烷基改性的聚甲基烷基硅氧烷，可得自bykchemie,usa)的混合物的合适烧瓶添加lcm-1(1.08g)、lcm-2(2.4g)、lcm-3(1.08g)、lcm-4(1.44g)、grey-1(0.72g)、4-甲氧基苯酚(0.006g)和
如下制备lccf-2：向含有苯甲醚(3.99g)和byk-322添加剂0.004g(报告为芳烷基改性的聚甲基烷基硅氧烷，可得自bykchemie,usa)的混合物的合适烧瓶添加lcm-2(3.0g)、lcm-5(3.0g)、二向色性染料blueab2批次3(来自nematelgmbh&co.kg，(0.06g))、二向色性染料orangeaz01批次1(来自nematelgmbh&co.kg，(0.06g))、4-甲氧基苯酚(0.06g)和
如下制备lccf-3：向含有苯甲醚(3.99g)和byk-322添加剂0.004g(报告为芳烷基改性的聚甲基烷基硅氧烷，可得自bykchemie,usa)的混合物的合适烧瓶添加lcm-1(1.08g)、lcm-2(2.4g)、lcm-3(1.08g)、lcm-4(1.44g)、grey-1(0.72g)、二向色性染料blueab2批次3(来自nematelgmbh&co.kg，0.012g)、二向色性染料orangeaz01批次1(来自nematelgmbh&co.kg，0.06g)、4-甲氧基苯酚(0.006g)和
实施例b—光配向涂料溶液的制备
通过将基于溶液的总重量计为6重量百分比的光配向材料添加至环戊酮，制备光配向材料聚[(e)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯基4-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸酯]的溶液。
实施例c—用于制备和涂覆基板的工序
基板
将corning2947-75x50mm玻璃板载玻片用作基板。该板具有75x50mm的尺寸，厚度为0.96至1.06mm。通过用浸有
通过在具有高压变压器的tantecestsystems序列号020270powergeneratorhv2000系列电晕处理设备中的输送带上经过，对每个基板进行电晕处理。将基板暴露至通过53.99kv,500伏特产生的电晕，同时在输送机上以3ft/min带速行进。
光配向材料的涂布工序
通过分配大约1.0ml溶液并且以800转每分(rpm)旋转基板3秒，然后1,000rpm旋转7秒，然后2500rpm旋转4秒，通过旋涂在测试基板表面的一部分上，将在实施例b中制备的光配向涂料溶液施加至测试基板。将来自laurelltechnologiescorp.的旋转加工机(ws-400b-6npp/lite)用于旋涂。之后，将经涂布的基板在保持在120℃的烘箱中放置30分钟。将经涂布的基板冷却至约26℃。
使用具有400瓦电源的
液晶涂料制剂的涂布工序
将在实施例a中制备的液晶涂料制剂(“lccf”)以400转每分(rpm)的速率各自旋涂6秒，然后800rpm旋涂4秒，旋涂至在测试基板上的如上文描述制备的至少部分有序化的光配向材料上。将每个经涂布的基板在烘箱中在65℃放置30分钟。之后将基板在由belcanengineering设计和建造的uvcuringovenmachine中的两个紫外灯下在氮气气氛中固化，在输送带上以2ft/min速率运行时，峰值强度为0.445watts/cm2的uva和0.179watts/cm2的uw并且uv剂量为2.753焦耳/cm2的uva和1.191焦耳/cm2的uw。使用上文所描述的电晕处理设备，将经固化的层暴露至通过53.00kv,500瓦产生的电晕，同时在输送机上以3ft/min带速行进。
实施例1
用实施例b的光致配向层和实施例a的lccf-1涂料根据实施例c的工序涂布对照样品实施例1。实施例1的显示元件含有光致变色-二向色性染料，但是不含固定色调的二向色性染料。层堆叠构造示于图1中。
实施例2
用实施例a和b的光致配向层/lccf-2涂层/光配向层/lccf-1涂层的多层堆叠根据实施例c的工序涂布实施例2。实施例2的显示元件含有光致变色-二向色性染料和二向色性染料二者。层堆叠构造示于图2中。
实施例3
用实施例b的光致配向层和实施例a的lccf-3涂层根据实施例c的工序涂布实施例3。实施例3的显示元件含有光致变色-二向色性染料和二向色性染料二者。层堆叠构造示于图3中。
显示元件的评价
样品测试：当测试透明至偏振和透明至圆偏振性质时，将光具座用于测量显示元件的光学性质，并得出每个显示元件的吸收率。在测试之前，将每个样品从spectronicscorp.供应的四个uv管ble-7900b的库中以15厘米(cm)距离暴露至活化辐射(uva)10分钟，然后将其在40℃放置1小时。随后，将样品在离由generalelectric供应的一堆(abankof)四个uviess管f4ogo的15cm的距离处暴露1小时，并最终在黑暗中保持1小时。之后，将显示元件于(23℃±0.1℃)放置在光具座上的温度受控的空气室(cell)中。将活化光源(newport/oriel型号67005300瓦氙弧灯外壳，69911电源和68945数字曝光控制器，配备有uniblitzvs25(带有vmm-d4快门驱动器)高速计算机控制的快门，该快门在数据收集过程期间临时关闭从而杂散光不会干扰数据收集过程，schott3mmkg-2带通滤光片，该滤光片去除了短波长辐射，用于强度衰减的一个或多个中性密度滤光片和用于光束准直的聚光镜)以30°至35°入射角对准样品侧的表面。
用于监视响应测量的宽带光源以与显示元件表面垂直的方式定位。通过收集和组合来自100瓦卤钨灯(由lambdaup60-14恒压电源控制)的单独过滤的光与分叉(split-end)的分支光缆，获得较短可见波长的增强信号。将来自卤钨灯一侧的光用schottkg1滤光片过滤以吸收热量，和用hoyab-440滤光片过滤以允许较短波长通过。光的另一侧用schottkg1滤光片过滤或是未过滤的。通过将来自灯的每侧的光聚焦到分叉的分支光缆的另一端上而收集光，然后将其合并成从光缆的单个端出射的一个光源。将4英寸导光管连接至线缆的单个端，以确保适当混合。
光源的偏振是通过使来自线缆单个端的光穿过moxtek，proflux偏振器而实现的，该偏振器保持在计算机驱动的电动旋转平台(m-061-pd或m-660.55型，来自polytech,pi)中。设置监视光束，使得一个偏振平面(0°)垂直于光具座台的平面，而第二偏振平面(90°)平行于光具座台的平面。
在uv活化之前，将显示元件如下配向。在0和90度偏振方向二者上收集电暗光谱、参比光谱和暗光谱。通过将样品活化15分钟，然后相对于moxtek分析仪偏振器旋转样品直至达到在590nm处的最大吸光度，完成偏振样品的配向。在该位置，将样品与分析器偏振器成90度角对齐+/-0.25度。一旦对准，就以5秒的间隔收集0/90度吸收光谱120秒，然后关闭氙弧灯遮光板(shutter)，和使样品褪色，而moxtek偏振器继续旋转并且作为时间的函数收集在0和90度收集吸收光谱。
为了进行透明至线性测量，将显示元件暴露至来自活化光源的6.7w/m2的uva中15分钟，以活化光致变色二向色性染料。将具有检测器系统(sed033型检测器，b滤光片和漫射器(diffuser))的国际光研究光谱辐射仪(ilt950型)用于验证每天开始时的暴露。然后，使来自监视源的偏振至0°偏振平面的光穿过经涂布的样品，并且聚焦在1英寸积分球上，该积分球使用单功能光缆连接至oceanoptics2000分光光度计。在穿过样品之后，使用oceanopticsspectrasuite和ppg专有软件收集光谱信息。在活化光致变色-二向色性染料的同时，moxtek偏振器的位置来回旋转，以将来自监视光源的光偏振到90°偏振面并返回。在活化期间以5秒间隔，在衰减期间每3秒，收集数据大约15分钟。对于每个测试，调整偏振器的旋转以收集以下偏振平面序列中的数据：0°、90°、90°、0°等。
使用igorpro软件(可得自wavemetrics)获得和分析每个显示元件的吸收光谱。通过减去在每个测试波长下显示元件的0点(0-time)(即未活化)吸收测量，计算每个显示元件在每个偏振方向上的吸光度改变。由于在显示元件中使用了多种光致变色-二向色性化合物，所以收集了明视觉响应测量。在使每个显示元件的光致变色响应饱和或接近饱和的活化曲线的明视觉区域(即，测量的吸光度不随时间增加或不明显增加的区域)中，通过在该区域中的每个时间间隔时对吸光度取平均，获得平均吸光度值。对于0°和90°偏振，提取对应于λmax-vis+/-5nm的预定波长范围内的平均吸光度值，并且通过以较大的平均吸光度除以小的平均吸光度计算该范围内每个波长的吸收率。对于每个提取的波长，对5至100个数据点取平均。然后通过对这些单独的吸收率取平均计算光致变色-二向色性染料的平均吸收率。然后通过对这些单独的吸收率取平均计算样品的平均吸收率。
在下文报告结果，其中第一衰减半衰期(“t1/2”)值是样品中的光致变色-二向色性染料的活化形式的δod在移除活化光源之后在73.4°f(23℃)时达到最大δod的一半的以秒计的时间间隔。
基于ciey透射率计算灰色/棕色透镜的％t值。根据下式获得初始和最终的平均透射率百分比(％t)值和偏振效率。
初始％t＝(％t平行+％t交叉)/2(初始意指未活化的)
最终％t＝(％t平行+％t交叉)/2(最终意指完全活化)
％pe＝100*((％t平行-％t交叉)/(％t平行+％t交叉))
对于每个样品，将上述工序运行至少两次。透明至线偏振测试的结果呈现于下表i中。
表i
透明至圆偏振研究以与透明至线性研究相同的方式进行，不同之处在于以下所述的修改。将moxtek偏振器在pi旋转台上移动至与膜组件相反的一侧。为了进行圆偏振测量，圆偏振器需要彼此面对，使得四分之一波片彼此面对。为了对准系统，将已知的mellesgriot(mg)偏振器放置在盒组件之前的位置，以0度取向，以最大程度地透射激光(相干超低噪声激光二极管模块-635nm)。然后在平台上旋转moxtek偏振器，以达到零位。将四分之一波片(来自mellesgriot)添加至光路中，恰好在moxtek偏振器之前。使四分之一波片(安装在来自opto-sigma的测角计上，其旋转中心点距顶板76mm：该组件安装在来自mellesgriot的1.5英寸阻尼棒上)旋转，以实现激光的空信号。这样确保了四分之一波片的快轴或慢轴与moxtek偏振片的透射方向对齐。
接下来，将moxtek偏振器旋转45度，并且移除mg偏振器。moxtek偏振器现在将mg四分之一波片的快轴和慢轴一分为二，并产生左旋或右旋圆偏振光。通过旋转moxtek偏振器+/-90度(或者从快至满，然后从慢至快将mg四分之一波片的快和慢轴一分为二)收集左旋或右旋圆偏振光二者的电暗、参比和暗参比光谱。
随着参比光谱的收集，将样品插入温度受控的气室中。将moxtek偏振器旋转45度至水平，将mg偏振器(以0度)放置在光束路径中以产生交叉偏振器构造。将显示元件放置在光束路径中，并将激光引导穿过交叉的偏振器和样品。通过活化样品15分钟，然后相对于moxtek分析仪偏振器旋转样品直至达到590nm的最大吸光度，完成偏振样品的配向。在该位置，将样品与分析仪偏振器成90度对齐至+/-0.25度。一旦对齐，就以5秒的间隔收集0/90度吸收光谱持续120秒，然后关闭氙弧灯遮光板，使样品衰减，而moxtek偏振器继续旋转并且作为时间的函数在0和90度收集吸收光谱。
要注意的是，对于实施例2，样品的差品质的四分之一波片(由于折射率色散)要求手动分析数据，从而使用正确的“交叉偏振”光谱。从通过光具座产生的原始数据表中，将在发现交叉偏振的最大暗度的角度(至+/-2.5度)处的漂白光密度反算(backcalculate)漂白的ciey透射率(％t)和完全活化的透射率。这样做是因为交叉圆偏振器之间存在一些水平的角度相关性，这是由于四分之一波片在380至780nm范围内(它们设计用于560nm)的差品质。
如之前那样进行获取数据(120秒延迟，以5秒为间隔的数据收集活化15分钟，以3秒为间隔的30分钟衰减或至第二半衰期。在整个数据收集过程中，moxtek偏振器旋转+/-90度。由于moxtek偏振器的透射轴将四分之一波片(mg)一分为二，那么moxtek偏振器的旋转从将快-慢轴一分为二到将慢-快轴一分为二，这产生一个取向上的右旋圆偏振光和在另一取向上的左旋圆偏振光。
采用四分之一波片测量经涂布的样品基本上是相同的过程，不同之处在于通过使用1.0和0.5nd滤光片降低激光强度。透明至圆偏振研究的结果在下文列于表2中。
表2
本领域技术人员将会意识到，可以在不背离本文中所描述和示例的宽泛的本发明概念的情况下根据上述公开内容做出众多修改及变化。相应地，因此要理解的是，前述公开内容仅为本申请的各种示例性方面的说明并且本领域技术人员可以容易地做出在本申请及随附权利要求书的精神及范围的众多修改及变化。
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